RU221922U1 - Биметаллический пакет - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии, а более конкретно к биметаллическим пакетам, используемым для производства плакированных листов. Биметаллический пакет содержит основной слой, плакирующий слой и приспособление для вакуумирования. Плакирующий слой по периметру прикреплен к основному слою. Приспособление для вакуумирования прикреплено к торцу основного слоя и имеет сообщение с межслойным пространством пакета посредством канала, выполненного в основном слое. Приспособление для вакуумирования содержит корпус и втулку, при этом корпус содержит окружную стенку и дно, втулка содержит окружную стенку и дно. Окружная стенка корпуса и окружная стенка втулки скреплены посредством резьбового соединения, при этом между ними расположен уплотнительный элемент. В дне корпуса выполнено отверстие, выходящее в канал в основном слое, а в дне втулки выполнено не менее одного отверстия. На дне втулки расположен запорный элемент, выполненный с возможностью пластической деформации при его взаимодействии с дном корпуса. Обеспечивается предотвращение натекания окружающей среды в межслойное пространство биметаллического пакета. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области металлургии, а более конкретно к биметаллическим пакетам, используемым для производства плакированных листов.

Уровень техники

Важнейшей задачей при производстве плакированного горячекатаного листа является создание однородного прочного соединения его слоев по всей площади контакта.

На прочность сцепления слоев плакированного листа, изготавливаемого методом горячей пакетной прокатки, отрицательное влияние оказывает окисление поверхностей, образующих межслойное пространство биметаллического пакета. Для предотвращения окисления данных поверхностей применяют различные методы их защиты, одним из которых является вакуумирование межслойного пространства.

Из уровня техники известен биметаллический пакет, раскрытый в патенте РФ на полезную модель №194091, опубликованном 28.11.2019 (принят за прототип). Известный биметаллический пакет содержит основной и плакирующие слои металла, размещенные с образованием межслойного пространства. Слои пакета соединены между собой по периметру сварным швом. К торцу основного слоя пакета прикреплена технологическая планка (приспособление для вакуумирования), которая имеет сообщение с межслойным пространством пакета посредством канала, выполненного в основном слое. К технологической планке в процессе подготовки пакета последовательно прикрепляют источник инертного газа (для продувки межслойного пространства) и вакуумный насос.

Недостатком известного биметаллического пакета является то, что его конструкция не обеспечивает достаточную эффективность защиты поверхностей межслойного пространства от окисления. Технологическая планка, прикрепленная к основному слою пакета, имеет входное отверстие, снабженное внутренней резьбой и закрытое запорным болтом. При вкручивании запорного болта осуществляется перекрытие канала, имеющего сообщение с межслойным пространством пакета. При этом технологическая планка выполнена в виде металлической пластины и прикрепляется к основному слою пакета посредством сварки. В результате термического воздействия сварки происходит поводка отверстия, перекрываемого запорным болтом. По данной причине не обеспечивается необходимая герметичность перекрытия канала. Кроме того, используемый запорный болт не снабжен уплотнением. В результате в процессе вакуумирования пакета и после его завершения происходит натекание окружающей среды в межслойное пространство. Раскрытие сущности полезной модели

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является устранение недостатков прототипа.

Технический результат полезной модели заключается в предотвращении натекания окружающей среды в межслойное пространство биметаллического пакета при вакуумировании и после его завершения (до нагрева пакета).

Техническая задача решается, а технический результат достигается следующей совокупностью признаков полезной модели. Биметаллический пакет содержит основной слой, плакирующий слой и приспособление для вакуумирования. Основной и плакирующий слои выполнены из листового металла. Плакирующий слой по периметру прикреплен к основному слою. Приспособление для вакуумирования прикреплено к торцу основного слоя и имеет сообщение с межслойным пространством пакета посредством канала, выполненного в основном слое. Приспособление для вакуумирования содержит корпус и втулку, при этом корпус содержит окружную стенку и дно, втулка содержит окружную стенку и дно. Окружная стенка корпуса содержит охватывающую резьбу, окружная стенка втулки содержит охватываемую резьбу, причем втулка вставлена в корпус так, что они скреплены посредством резьбового соединения, при этом между окружной стенкой корпуса и окружной стенкой втулки расположен уплотнительный элемент. В дне корпуса выполнено отверстие, выходящее в канал в основном слое, а в дне втулки выполнено не менее одного отверстия. На дне втулки расположен запорный элемент, выполненный с возможностью пластической деформации при его взаимодействии с дном корпуса.

В частном варианте реализации полезной модели запорный элемент может быть выполнен в виде конуса.

Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели корпус приспособления для вакуумирования может быть заглублен в основной слой на величину L, причем L≥(3⋅d), где d - наружный диаметр окружной стенки корпуса, заглубленной в основной слой.

Использование запорного элемента, выполненного с возможностью пластической деформации при его взаимодействии с дном корпуса, позволяет обеспечить герметичное перекрытие отверстия в дне корпуса, даже в случае наличия изменения формы и размеров отверстия, обусловленного термическим воздействием сварки, и отклонений от точности изготовления сопрягаемых элементов.

Наличие уплотнительного элемента, расположенного между окружной стенкой корпуса и окружной стенкой втулки, обеспечивает герметичность резьбового соединения указанных элементов конструкции и, соответственно, также направлено на предотвращение натекания окружающей среды в межслойное пространство биметаллического пакета.

Выполнение в частном случае реализации полезной модели запорного элемента в виде конуса направлено на усиление заявленного технического результата. Это дополнительно повышает герметичность перекрытия отверстия в дне корпуса приспособления для вакуумирования за счет компенсации возможной несоосности данного отверстия и запорного элемента.

Выполнение пакета, при котором корпус приспособления для вакуумирования заглублен в основной слой на величину L не менее (3⋅d), где d - наружный диаметр окружной стенки корпуса, заглубленной в основной слой, также направлено на усиление заявленного технического результата. В данном случае дно корпуса располагается на оптимальном расстоянии от формируемого сварного шва, что позволяет снизить негативное термическое воздействие сварки на изменение формы и размеров отверстия, перекрываемого запорным элементом.

Краткое описание чертежей

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показан один из возможных вариантов исполнения предложенного биметаллического пакета на различных этапах его использования, а именно:

на фиг. 1 схематично показан вид участка биметаллического пакета в разрезе по месту установки приспособления для вакуумирования, в состоянии до вакуумирования межслойного пространства;

на фиг. 2 схематично показан вид участка биметаллического пакета в разрезе по месту установки приспособления для вакуумирования, в состоянии после вакуумирования межслойного пространства и перекрытия канала в основном слое;

на фиг. 3 схематично показан вид участка биметаллического пакета в разрезе по месту установки приспособления для вакуумирования, в начальный момент нагрева под прокатку.

Элементы конструкции обозначены на фигурах следующими позициями: 1 - основной слой; 2 - плакирующий слой; 3 - межслойное пространство; 4 - сварной шов; 5 - канал; 6 - корпус; 7 - окружная стенка корпуса; 8 - дно корпуса; 9 - отверстие в дне корпуса; 10 - втулка; 11 - окружная стенка втулки; 12 - дно втулки; 13 - отверстие в дне втулки; 14 - уплотнительный элемент; 15 - запорный элемент; 16 - шпилька; 17 - заглушка.

Осуществление полезной модели

Биметаллический пакет содержит основной (1) и плакирующий (2) слои, выполненные из листового металла (см. фиг. 1). В качестве основного слоя (1) может быть использована, например, плита из нелегированной или легированной стали, а в качестве плакирующего слоя (2) - лист, выполненный, в частности, из высоколегированной коррозионностойкой стали.

Основной (1) и плакирующий (2) слои размещены с образованием межслойного пространства (3). Плакирующий слой (2) прикреплен по периметру к основному слою (1) сварным швом (4).

С одного из торцов основного слоя (1) выполнен канал (5), выходящий в межслойное пространство (3) пакета. К данному торцу основного слоя (1) посредством сварного шва (4) прикреплен корпус (6) приспособления для вакуумирования, выполненный из металла, в частности, из стали.

Корпус (6) приспособления для вакуумирования содержит окружную стенку (7), на внутренней поверхности которой выполнен участок охватывающей резьбы, и дно (8), в котором выполнено отверстие (9). Корпус (6) приспособления для вакуумирования расположен таким образом, что отверстие (9) имеет выход в канал (5) в основном слое (1).

В предпочтительном варианте корпус (6) приспособления для вакуумирования заглублен в основной слой (1) на величину L, причем L≥(3⋅d), где d - наружный диаметр окружной стенки (7) корпуса (6), заглубленной в основной слой (1).

В корпус (6) приспособления для вакуумирования вставлена металлическая втулка (10), содержащая окружную стенку (11) и дно (12). На наружной поверхности окружной стенки (11) втулки (10) выполнен участок охватываемой резьбы. Дно (12) втулки (10) содержит отверстие (13), при этом подобных отверстий может быть выполнено несколько.

Втулка (10) и корпус (6) приспособления для вакуумирования скреплены посредством резьбового соединения, образованного указанными резьбовыми участками. Между окружной стенкой (7) корпуса (6) и окружной стенкой (11) втулки (10) расположен уплотнительный элемент (14).

Уплотнительный элемент (14) может быть выполнен различным образом. Например, он может представлять собой полимерную нить или ленту, пропитанную герметизирующим составом и намотанную на охватываемую резьбу окружной стенки (11) втулки (10), либо представлять собой анаэробный герметик, нанесенный на сочленяемые резьбовые участки, либо быть выполнен в виде уплотнительного кольца, размещенного в кольцевой канавке, выполненной на поверхности одной из окружных стенок (7) или (11).

На дне (12) втулки (10) напротив отверстия (9) расположен запорный элемент (15), выполненный с возможностью пластической деформации при его взаимодействии с дном (8) корпуса (6).

Возможность пластической деформации запорного элемента (15) реализуется за счет воздействия на него сжимающих нагрузок при ввинчивании втулки (10) и его выполнения из более мягкого материала, в сравнении с материалом дна (8) корпуса (6). В частности, запорный элемент (15) может быть выполнен из мягкого металла (например, из алюминия или меди) или сплава цветных металлов.

Форма запорного элемента (15) может быть различной, при этом предпочтительным вариантом является его выполнение в виде конуса.

Запорный элемент (15) может быть выполнен в виде отдельного элемента, который прикреплен ко дну (12) втулки (10) (например, посредством запрессовки или вкручивания в глухое резьбовое отверстие), либо выполняться заодно с дном (12) втулки (10).

На внутренней поверхности втулки (10) дополнительно может быть выполнена охватывающая резьба.

Ниже приведен один из возможных вариантов сборки предложенного биметаллического пакета.

В основном слое (1) выполняют канал (5), соединяющий один из его торцов с поверхностью, на которой будет размещаться плакирующий слой (2).

В канал (5) основного слоя (1) со стороны его торца вставляют часть корпуса (6) приспособления для вакуумирования. При этом обеспечивают величину L заглубления корпуса (6) приспособления для вакуумирования в основной слой (1) не менее (3⋅d), где d - наружный диаметр окружной стенки (7) корпуса (6), заглубленной в основной слой (1). После чего дуговой сваркой приваривают выступающую часть корпуса (6) к основному слою (1) с образованием герметичного сварного шва (4).

На втулке (10) приспособления для вакуумирования размещают уплотнительный элемент (14), после чего ее вворачивают в корпус (6) таким образом, чтобы запорный элемент (15) не соприкасался с дном (8) корпуса (6) и соответственно не перекрывал отверстие (9) в дне (8) корпуса (6).

Наличие уплотнительного элемента (14) обеспечивает герметичность резьбового соединения корпуса (6) и втулки (10).

Далее выполняют подготовку (зачистку, обезжиривание) сопрягаемых поверхностей основного (1) и плакирующего (2) слоев. Укладывают плакирующий слой (2) на основной слой (1) с образованием сопрягаемыми поверхностями межслойного пространства (3). После чего обваривают контур пакета с образованием герметичного корневого сварного шва (4).

К входному отверстию втулки (10) подключают источник инертного газа (на фигурах не показан). Инертный газ, проходя через отверстие (13) в дне (12) втулки (10) (или через несколько подобных отверстий), далее через отверстие (9) в дне (8) корпуса (6) и далее по каналу (5) в основном слое (1), поступает в межслойное пространство (3) пакета.

Далее обваривают по периметру пакета силовым герметичным катетом, после чего вместо источника инертного газа к входному отверстию втулки (10) подключают вакуумный насос (на фигурах не показан), откачивают инертный газ и осуществляют вакуумирование пакета. После этого окончательно вворачивают втулку (10) в корпус (6), при этом запорный элемент (15) взаимодействует с дном (8) корпуса (6) и перекрывает отверстие (9) (см. фиг. 2). При этом под действием сжимающих нагрузок происходит пластическая деформация запорного элемента (15), за счет которой повышается вероятность максимально плотного перекрытия отверстия (9) даже при наличии некоторых изменений его формы и размеров, вызванных термическим влиянием сварки или отклонениями от точности изготовления сопрягаемых элементов.

Далее рекомендуется выполнить операцию по вытеснению атмосферы из полости втулки (10). Для этого в данную полость может быть введен заполняющий ее элемент, например, резьбовая шпилька (16).

Для обеспечения герметичности пакета в процессе его нагрева под прокатку рекомендуется дополнительно закрыть втулку (10) металлической заглушкой (17) и приварить ее к корпусу (6) с образованием герметичного сварного шва (4) (см. фиг. 3).

Собранный биметаллический пакет нагревают в печи, после чего осуществляют его горячую прокатку на толстолистовом реверсивном стане.

Производство опытных партий плакированных листов с использованием биметаллических пакетов предложенной конструкции осуществлено на оборудовании металлургического комплекса Стан-5000 АО «Выксунский металлургический завод». Испытания изготовленных листов, характеризующие сплошность сцепления слоев, показали удовлетворительные результаты, что свидетельствует о достижении при использовании полезной модели заявленного технического результата.

Claims (3)

1. Биметаллический пакет, содержащий основной и плакирующий слои, выполненные из листового металла, и приспособление для вакуумирования, при этом плакирующий слой по периметру прикреплен к основному слою, а приспособление для вакуумирования прикреплено к торцу основного слоя и имеет сообщение с межслойным пространством пакета посредством канала, выполненного в основном слое, отличающийся тем, что приспособление для вакуумирования содержит корпус и втулку, при этом корпус содержит окружную стенку и дно, втулка содержит окружную стенку и дно, окружная стенка корпуса содержит охватывающую резьбу, окружная стенка втулки содержит охватываемую резьбу, причем втулка вставлена в корпус так, что они скреплены посредством резьбового соединения, при этом между окружной стенкой корпуса и окружной стенкой втулки расположен уплотнительный элемент, в дне корпуса выполнено отверстие, выходящее в канал в основном слое, в дне втулки выполнено не менее одного отверстия, при этом на дне втулки расположен запорный элемент, выполненный с возможностью пластической деформации при его взаимодействии с дном корпуса.

2. Пакет по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде конуса.

3. Пакет по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус приспособления для вакуумирования заглублен в основной слой на величину L, причем L≥(3⋅d), где d - наружный диаметр окружной стенки корпуса, заглубленной в основной слой.